本申请要求2014年8月8日提交的名称为“用于减少大气臭氧水平的组合物和方法”的申请号为No.62/034,864的美国临时申请的优先权，包括所有附图在内的其全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明属于用于控制空气污染的组合物与方法的技术领域，更具体地，本发明涉及用于减少臭氧水平的组合物和方法。
背景技术：
臭氧通过阳光、紫外线或放电的作用而在大气中形成，所述放电例如为闪电作用于空气里的氧气。当电气设备在空气中产生火花时，臭氧也被形成。
空气中的臭氧可能对人和动物有毒。根据职业安全与健康管理局(OSHA)规定，当呼吸空气时，空气中所允许的最大平均臭氧浓度不得高于0.1ppm。许多工业用设备是按照这些标准制造的。臭氧具有特征性气味，即使在低至0.01-0.02ppm的浓度也闻得到。当臭氧浓度升至约0.05ppm时，它具有难闻的气味；而当浓度超过0.1ppm时，它会刺激眼睛和呼吸器官的粘膜。臭氧也是一种强大的氧化剂，其氧化并破坏有机物质。因此，所期望的是，臭氧浓度保持尽可能低。
臭氧在工业中用于对水进行灭菌、除臭和脱色，并用于处理原污水。这些应用通常需要使用浓度高达500-2500ppm的臭氧。例如，对水进行灭菌时，将1至3g臭氧鼓泡到1立方米的水中。通入水中的大部分臭氧被分解，但是，一些残留臭氧可从水中排放到空气里。由于空气中排放的臭氧的浓度可高达1ppm，因此有必要在其扩散到空气中之前分解该排放的臭氧，为了人类的安全和环境保护。
由于臭氧对人体有毒，当其在空气中的浓度高时，已经提出了各种方法来降低其浓度。例如，由活性炭制成的过滤器与含各种催化剂的过滤器，已被用于分解臭氧，其中所述催化剂例如为锰、铜、银和钴的金属氧化物。如果这些过滤器内的材料密度较高，臭氧吸收及其分解效率被提升。然而，这些材料的较高的密度会降低通过所述过滤器的空气的流量。与之相比，如果过滤器内的材料密度被降低，臭氧的吸收和臭氧的分解效率会降低。
各种聚合物和萜类化合物也已经被用于控制臭氧水平。例如，含双键基团的橡胶烯烃聚合物已被用于分解由电子照相复印机产生的臭氧。在各种方案中，能够分解臭氧的萜类化合物，如芳樟醇、芳樟醇酯、柠檬醛等，以及胶体也已得到了使用。另外，含有各种有机材料的涂料已被提议使用。然而，分解效率不足以在实践中使用。进一步地，臭氧分解之后产生的副产物在这些情况下没有被充分表征。因此，我们不清楚，暴露于这些副产物中是否影响人的健康，并且是否有任何负面的环境影响。
因此，本领域内仍然需要新的化合物，组合物和方法，用于去除和/或控制臭氧水平，而不对人类、动物与环境产生负面影响，其中，臭氧分解之后产生的副产物是安全的且得到了充分的表征。
技术实现要素：
本文公开了臭氧反应性聚合物，包含一结构重复单元，由下式XLI表示：
其中，A不存在或者为连接基团，选自由以下组成的组：取代或未取代的亚烷基，取代或未取代的杂亚烷基，取代或未取代的环亚烷基，取代或未取代的杂环亚烷基，取代或未取代的亚芳基，取代或未取代的杂亚芳基，取代或未取代的芳基亚烷基，以及取代或未取代的杂芳基亚烷基；R1，R2和R3中的每个独立地选自由以下组成的组：氢，取代或未取代的烷基，取代或未取代的杂烷基，取代或未取代的环烷基，取代或未取代的杂环烷基，取代或未取代的芳基，取代或未取代的杂芳基，取代或未取代的芳烷基，以及取代或未取代的杂芳烷基；并且其中所述的结构重复单元包含所述聚合物的至少10wt％。
本发明还提供了一种臭氧分解组合物，包括溶剂和本发明所述的聚合物。
本文还公开了分解臭氧的方法，包括使臭氧与本发明所述的臭氧分解组合物接触。
具体实施方式
除非另有定义，与本公开结合使用的科学和技术术语应具有本领域技术人员所普遍理解的含义。另外，除非上下文另有要求，单数术语应包括复数，且复数术语应包括单数。所用的命名以及实验室方法，以及本文所述的分析化学，合成有机化学，以及医药和药物化学的技术，均为本领域中公知和常用的那些技术。标准技术被用于化学合成，化学分析，制剂和递送。
本文所使用的缩写具有其在化学和生物技术领域里的常规含义。
其中，取代基通过它们的常规化学式来规定，从左到右书写，它们同样包括化学上相同的将导致从由右至左书写结构的取代基，例如，-OCH2-，相当于-CH2O-。
除非另有说明，术语“烷基”本身或者作为另一取代基的一部分时的意思是：直链或支链，或环状烃基，或者它们的组合，其可以是完全饱和的，单不饱和或多不饱和的，并且可包括二价和多价基团，具有指定的碳原子数，例如，C1-C10表示1至10个碳。饱和烷基的例子包括但不限于以下基团：甲基，乙基，正丙基，异丙基，正丁基，仲丁基，异丁基，叔丁基，正戊基，正己基，正庚基，正辛基，环丙基，环丁基，环戊基，环己基，(环己基)甲基，环丙基甲基等。不饱和烷基是具有一种或多个双键或三键的基团，即烯基和炔基。不饱和烷基的例子包括但不限于乙烯基，2-丙烯基，巴豆基，2-异戊烯基，2-(丁二烯基)，2,4-戊二烯基，3-(1,4-戊二烯基)，乙炔基，1-和3-丙炔基，3-丁炔基等等。
术语“亚烷基”本身或者作为另一取代基的一部分时的意思是：衍生自烷基的二价基团，即烷基，烯基和炔基，例如但不限于：-CH2CH2CH2CH2-，-CH2CH＝CHCH2-，-CH2C＝C＝CH2-，-CH2CH2CH(CH2CH2CH3)CH2-。在一个实施例中，烷基或亚烷基具有1-24个碳原子。在另一个实施例中，烷基或亚烷基具有1-10个碳原子。“低级烷基”或“低级亚烷基”为较短链的烷基或亚烷基，通常具有1至6个碳原子。
术语“羧基”或“羧酸酯”本身或者与另一个术语相结合预期为一种含有连接至一个氧的碳双键和连接至另一个氧的单键的官能团。常见的羧基或羧酸酯基具有结构：“-C(＝O)O-”或-OC(＝O)-与“-OC(＝O)O-”或-OC(＝O)O-。常见的羧酸酯官能团包括但不限于羧酸和酯。
术语“杂烷基”本身或者与另一个术语相结合预期为一种稳定的直链或支链，或环烃基，或它们的组合，包括至少一个碳原子和选自O，N，P，Si和S的至少一个杂原子。
如本文所使用的，“杂原子”或“环杂原子”意在包括氧(O)，氮(N)，硫(S)，磷(P)和硅(Si)。N，P和S原子可任选地被氧化，而氮杂原子可以任选地被季铵化。杂原子O，N，P，S和Si可以放置在杂烷基的任何内部位置或者处于以下位置：其中烷基连接到分子的其余部分。杂烷基的例子包括但不限于-CH2CH2OCH3，-CH2CH2NHCH3，-CH2CH2N(CH3)CH3，-CH2SCH2CH3，-CH2CH2-，-S(0)CH3，-CH2CH2S(O)2CH，-CH＝CHOCH3，-Si(CH3)3，-CH2CH＝NOCH3，-CH＝CHN(CH3)CH3，-O-CH3，-OCH2CH3以及-CN。多达两个或三个杂原子可以是连续的，例如，-CH2NHOCH3和-CH2OSi(CH3)3。
术语“杂亚烷基”本身或者作为另一取代基的一部分预期为一种衍生自杂烷基的二价基团，例如但不限于：-CH2CH2SCH2CH2-和-CH2SCH2CH2NHCH2-。对于杂亚烷基，杂原子也可占据一个或两个链末端，例如，亚烷基氧基，亚烷基二氧基，亚烷基氨基，亚烷基二氨基等等。更进一步地，对于亚烷基和杂亚烷基连接基团，连接基团化学式书写的方向并不暗示连接基团的取向。例如，式-C(O)OR'-表示-C(O)OR'-和-R'OC(O)-。
本文所用的杂烷基，包括那些通过杂原子连接到分子剩余部分的基团，如-C(O)R'，-C(O)NR'，-NR'R"，-OR'，-SR'，和/或-SO2R'。其中，“杂烷基”为列举，随后叙述特定的杂烷基，如-NR'R"等，应当理解的是，术语杂烷基和-NR'R”不是冗余的或互斥的。相反，特定的杂烷基被叙述得更加明确。于是，术语“杂烷基”不应在本文中解释为排除特定杂烷基，如-NR'R”等。
除非另有说明，术语“环烷基”和“杂环烷基”本身或与其它术语的结合分别表示环状形式的“烷基”和“杂烷基”。另外，对于杂环烷基，杂原子可占据杂环连接于分子剩余部分的位置。环烷基的例子包括但不限于：环丙基，环丁基，环戊基，环己基，1-环己烯基，3-环己烯基，环庚基等。杂环烷基的例子包括但不限于：1-(1,2,5,6-四氢吡啶基)，1-哌啶基，2-哌啶基，3-哌啶基，4-吗啉基，3-吗啉基，四氢呋喃-2-基，四氢呋喃-3-基，四氢噻吩-2-基，四氢噻吩-3-基，1-哌嗪基，2-哌嗪基等等。术语“亚环烷基”和“亚杂环烷基”分别指的是环烷基和杂环烷基的二价衍生物。
除非另有说明，术语“卤”或“卤素”本身或者作为另一取代基的一部分，的意思是：氟，氯，溴或碘原子。另外，术语，如“卤代烷基”指的是包括单卤代烷基和多卤代烷基。例如，术语“卤代(C1-C6)烷基”意在包括但不限于：三氟甲基，2,2,2-三氟乙基，4-氯丁基，3-溴丙基等等。
除非另有说明，术语“芳基”的意思是多不饱和的芳族烃取代基，其可为单环或多环(优选1-3个环)，其稠合在一起或共价连接。术语“杂芳基”是指包含一个到四个杂原子(在多个环的情况下，在每个单独的环上)的芳基(或环)，所述杂原子选自N，O和S，其中，氮和硫原子任选被氧化，并且氮原子任选地被季铵化。杂芳基可以通过碳或杂原子连接到分子的剩余部分。芳基和杂芳基的非限制性的例子包括：苯基，1-萘基，2-萘基，4-联苯基，1-吡咯基，2-吡咯基，3-吡咯基，3-吡唑基，2-咪唑基，4-咪唑基，吡嗪基，2-恶唑基，4-恶唑基，2-苯基-4-恶唑基，5-恶唑基，3-异恶唑基，4-异恶唑基，5-异恶唑基，2-噻唑基，4-噻唑基，5-噻唑基，2-呋喃基，3-呋喃基，2-噻吩基，3-噻吩基，2-吡啶基，3-吡啶基，4-吡啶基，2-嘧啶基，4-嘧啶基，5-苯并噻唑基，嘌呤基，2-苯并咪唑基，5-吲哚基，1-异喹啉基，5-异喹啉基，2-喹喔啉基，5-喹喔啉基-3-喹啉基和6-喹啉基。每个上述芳基和杂芳环系统的取代基选自如下所述的可接受的取代基。术语“亚芳基”和“亚杂芳基”分别是指芳基和杂芳基的二价基团。
为简洁起见，当术语“芳”与其它术语组合使用时，例如，芳氧基，芳硫基，芳烷基，包括如上所定义的芳基和杂芳基环。因此，术语“芳烷基”意在包括那些基团：其中，芳基连接到烷基，例如，苄基，苯乙基，吡啶基甲基等，包括那些烷基：其中，碳原子，例如，亚甲基，已被取代，例如被氧原子取代，例如，苯氧基甲基，2-吡啶基氧基甲基，3-(1-萘氧基)丙基等等。
其中，杂烷基，杂环烷基或杂芳基包括特定数量的元，例如，“3至7元”，术语“元”是指碳或杂原子。
所使用的术语“氧(oxo)”的意思是与碳原子双键键合的氧。
上述术语中的每个，例如，“烷基”，“杂烷基”，“环烷基”和“杂环烷基”，“芳基”，“杂芳基”以及它们的二价基团衍生物，意在包括取代和未取代形式的所示基团。每种类型基团的优选取代基如下所提供。
烷基，杂烷基，环烷基，杂环烷基一价和二价衍生基团的取代基包括被称为亚烷基，烯基，杂亚烷基，杂烯基，炔基，环烷基，杂环烷基，环烯基以及杂环烯基，可为以下各种基团中的一种或多种，选自但不限于：-OR'，＝O，＝NR'，＝NOR'，-NR'R"，-SR'，-卤，-SiR'R"R"'，-OC(O)R'，-C(O)R'，-CO2R'，-C(O)NR'R"，-OC(O)NR'R"，-NR"C(O)R'，-NR'C(O)NR"R"'，-NR"C(O)OR'，-NRC(NR'R")＝NR"'，-S(O)R'，-S(O)2R'，-S(O)2NR'R"，-NRSO2R'，-CN和-NO2，以0到(2m'+1)的数量存在，其中，m'是所述基团的碳原子的总数。R'，R"，R'"和R"″各自优选地独立指代氢，取代或未取代的杂烷基，取代或未取代的环烷基，取代或未取代的杂环烷基，取代或未取代的芳基(例如，被1-3个卤素取代的芳基)，取代或未取代的烷基，烷氧基或硫代烷氧基，或者芳烷基。
当本文公开的化合物包括一个以上的R基时，例如，每个R基独立地选择为每个R'，R"，R'"和R"″，当这些基团存在一个以上时。当R'和R"被连接到相同的碳或氮原子时，它们可以与碳或氮原子结合以形成4-，5-，6-或7-元环。例如，-NR'R"旨在包括但不限于1-吡咯烷基和4-吗啉基。
类似于以上所述的烷基的取代基，芳基和杂芳基及其二价衍生物的示例性取代基是多种多样的并且选自，例如：卤素，-OR'，-NR'R"，-SR'，-卤，-SiR'R"R"'，-OC(O)R'，-C(O)R'，-CO2R'，-C(O)NR'R"，-OC(O)NR'R"，-NR"C(O)R'，-NR'C(O)NR"R"，-NR"C(O)OR'，-NRC(NR'R"R"')＝NR"″，-NRC(NR'R")＝NR"'，-S(O)R'，-S(O)2R'，-S(O)2NR'R"，-NRSO2R'，-CN，-NO2，-N3，-CH(Ph)2，氟(C1-C6)烷氧基，以及氟(C1-C6)烷基，以从零到芳环系统上的开放化合价的总数的数量存在。在一些实施例中，R'，R"，R'"和R"″独立地选自氢，取代或未取代的烷基，取代或未取代的杂烷基，取代或未取代的环烷基，取代或未取代的杂环烷基，取代或未取代的芳基以及取代或未取代的杂芳基。
本文所使用的术语“聚合物”意指一种包含一种或多种不同类型的结构重复单元的分子。本文所使用的术语“聚合物”包括“低聚物”，“共聚物”，“均聚物”以及本领域内公知的类似术语。在一些实施例中，所述聚合物为环状聚合物。在一个实施例中，所述环状聚合物是环糊精。
本文所使用的术语“重复单元”，“结构单元”和“结构重复单元”可互换使用且可被理解为构成的重复单元(CRU)，其为最小的结构单元，它的重复构成常规大分子，规则低聚物分子，规则嵌段或规则链。如本文所进一步使用的，术语“单元”将被理解为是指一种结构单元，其自身可以是重复单元，或者可与其它单元结合形成为一个构成的重复单元。
本文公开的聚合物和化合物可以盐的形式存在。适用的盐形式的实例包括：盐酸盐，氢溴酸盐，硫酸盐，甲磺酸盐，硝酸盐，马来酸盐，醋酸盐，柠檬酸盐，富马酸盐，酒石酸盐(例如(+)-酒石酸盐，(-)-酒石酸盐或者其混合物，包括外消旋混合物)，琥珀酸盐，苯甲酸盐和与氨基酸盐，如谷氨酸。这些盐可以通过本领域技术人员所知的方法制备。还包括碱加成盐，如钠，钾，钙，铵，有机氨基或镁盐，或者类似的盐。当本发明所述的聚合物含有相对碱性的官能团的时候，酸加成盐可通过使这种化合物的中性形式与足够量的所需酸接触而以纯的形式或在合适的惰性溶剂中被获得。可接受的酸加成盐的例子包括衍生自无机酸的那些，如：盐酸的，氢溴酸的，硝酸的，碳酸的，一氢碳酸的，磷酸的，一氢磷酸的，磷酸二氢盐的，硫酸的，一氢硫酸的，氢碘酸的或亚磷酸的，等等，以及衍生自有机酸的盐，如：乙酸的，丙酸的，异丁酸的，马来酸的，丙二酸的，苯甲酸的，琥珀酸的，辛二酸的，富马酸的，乳酸的，扁桃酸的，邻苯二甲酸的，苯磺酸的，对甲苯磺酸的，柠檬酸的，酒石酸的，甲磺酸的，等等。还包括氨基酸的盐，如精氨酸盐等，以及有机酸的盐，如葡萄糖醛酸或半乳糖醛酸等。
聚合物或化合物的中性形式可以通过将盐与碱或酸相接触并以常规方式分离出母体化合物而再生。聚合物的母体形式在某些物理性能中不同于各种盐的形式，如在极性溶剂中的溶解度。
本文公开的聚合物和化合物可以非溶剂化形式以及溶剂化形式存在，包括水合形式。一般来说，溶剂化形式相当于非溶剂化形式，并且都包括在本文公开的范围内。本文所述的聚合物可以多结晶或无定形的形式存在。通常，所有物理形式对于本文公开内容所涵盖的使用是等效的，并且旨在落入本文公开的范围内。
本文公开的聚合物和化合物可具有不对称碳原子(光学或手性中心)或者双键；对映体，外消旋体，非对映异构体，互变异构体，几何异构体，立体异构体，在绝对立体化学方面可被定义为(R)-或(S)-，或为(D)-或(L)-氨基酸，并且，单个异构体都包括在本文公开的范围内。本发明包括外消旋和光学纯形式的化合物。光学活性的(R)-和(S)-，或(D)-和(L)-异构体可通过使用手性合成子或手性试剂或者使用常规技术拆分而被制得。当本文所公开的聚合物含有烯键或其他几何不对称中心时，除非另有说明，其意思是该化合物包括E和Z几何异构体。本文所使用的术语“互变异构体”是指两种或更多种结构异构体之一，其存在于平衡中，并且其容易地从一种异构体形式转化成另一种异构体形式。对本领域技术人员而言，显而易见的是，本文所述的某些化合物可以互变异构形式存在，所有这些互变异构形式的化合物都处于本发明范围之内。
除非另有说明，此处描述的结构也意味着包括该结构的所有立体化学形式；即对于每个不对称中心的R和S构型。因此，单一立体化学异构体以及本发明所述化合物的对映异构体和非对映异构体混合物都处于本发明范围之内。
当部分被R取代基取代时，该基团可以称为“R-取代的”。当部分是R取代的时，该部分被至少一个R取代基取代，每个R取代基任选地不同。
如本文所述，术语“约”，当其指代值或质量、重量、时间、体积、浓度或百分数时，是指包括从指定量的±20％或±10％的变化，更优选±5％，甚至更优选±1％，且进一步更优选±0.1％，因为这样的变化适于执行所公开的方法。
本发明所述的聚合物在本领域技术人员所知的化学键合的原理之内。因此，其中，基团可以被一个或多个取代基取代，这种取代被选择以便符合化学键合的原理并得到不是固有不稳定的化合物和/或将是本领域普通技术人员已知的，在环境条件下可能不稳定，如水溶液，中性，以及几种公知的生理条件。例如，杂环烷基或杂芳基通过环杂原子连接到分子的其余部分，符合本领域技术人员所知的化学键合的原则，从而避免固有不稳定的化合物。
一方面，本发明提供了能够分解大气臭氧的聚合物。本发明还提供了包含溶剂和本发明所述的臭氧分解聚合物的组合物，以及通过使臭氧与本发明所述聚合物或组合物接触而分解臭氧的方法。
臭氧是一种三原子分子，由三个氧原子组成。它由双原子氧气(O2)通过阳光，紫外光或放电的作用而形成。方案1示出了三原子臭氧的共振结构(O3)。
方案1
地面臭氧污染是由阳光的紫外线对污染物作用造成的，所述污染物如甲烷。地面臭氧水平的增加可导致呼吸问题(哮喘和支气管炎等肺部疾病)和/或造成心肺问题(心脏病)。长期暴露于臭氧已显示增加了死亡的风险。此外，大气中高水平的臭氧破坏轮胎中许多弹性体产品的完整性，如天然橡胶，聚丁二烯，苯乙烯-丁二烯，以及丁腈橡胶，在被称为“臭氧裂解”的过程中。
大气里的氮氧化物(NOx)也与空气内的挥发性有机化合物反应以在阳光下形成臭氧。产生的臭氧可以与其他东西反应，如植物或橡胶，以产生更多的挥发性有机化合物。这些挥发性化合物被释放到空气中并最终产生更多臭氧。本文所述聚合物被设计用于分解臭氧，并阻止此过程。
在第二方面，本发明提供了式I，式II或式III的臭氧分解化合物：
及其盐和溶剂化物，其中：
n是1-10的整数，并且
每个R1和R2独立地为氢，取代或未取代的烷基，取代或未取代的全氟烷基，取代或未取代的环烷基，取代或未取代的杂环烷基，取代或未取代的芳基，取代或未取代的杂芳基，取代或未取代的芳烷基，取代或未取代的杂芳烷基，取代或未取代的-(CH2)jCN，取代或未取代的-(CH2)jOR3，取代或未取代的-(CH2)jC(O)R3，取代或未取代的-(CH2)jOC(O)R4，取代或未取代的-(CH2)jC(O)OR3，取代或未取代的-(CH2)jOC(O)OR3，取代或未取代的-(CH2)jNR5R6，取代或未取代的-(CH2)jC(O)NR5R6，取代或未取代的-(CH2)jOC(O)NR5R6，取代或未取代的-(CH2)jNR5C(0)R4，取代或未取代的-(CH2)jNR5C(0)OR3，取代或未取代的-(CH2)jNR5C(0)NR5R6，取代或未取代的-(CH2)jS(0)mR7，取代或未取代的-(CH2)jNR4S(0)mR7，或者取代或未取代的-(CH2)jS(0)mNR5R6。
其中，每个j独立地为0至6的整数；每个m独立地为0至2的整数；每个n独立地为0至4的整数；或者，
每个R1如上所述，且每个R2独立地为丙烯酸类单体或聚合物，醇酸单体或聚合物，环氧单体或聚合物，乙烯基单体或聚合物，或者纤维素单体或聚合物；
R3独立地是氢，或取代或未取代的烷基；
R4和R7各自独立地为氢，或取代或未取代的烷基；
R5和R6各自独立地为氢，取代或未取代的烷基，或R5和R6与它们所连接的N原子一起形成5-或6-元杂环或5元杂芳环；以及
其中，每个R1，R2，R3，R4，R5，R6和R7基任选独立地被1-3个取代基取代，各自独立地选自烷基，烯基，炔基，烷氧基，环烷基，全氟烷基，酰胺，氨基，烷基氨基，羧酸酯，氰基，二烷基氨基，卤素，羟基，亚氨基，硝基，氧基，硫基和巯基。
在一个实施例中，本发明提供了一种式VII，式VIII或式IX的臭氧分解化合物：
其中，R1和n如上所定义。
在另一方面，本发明提供了一种臭氧分解组合物，包含溶剂与包含式X，式XI或式XII的结构重复单元的聚合物，其中，该聚合物分解臭氧：
其中，m是100至100,000的整数；
n是1-10的整数；
每个R1独立地选自：氢，取代或未取代的烷基，取代或未取代的杂烷基，取代或未取代的环烷基，取代或未取代的杂环烷基，取代或未取代的芳基，取代或未取代的杂芳基，取代或未取代的芳烷基，以及取代或未取代的杂芳烷基；以及
其中，所述结构重复单元包含聚合物的至少50wt％。
在另一方面，本发明提供了式XIII，式XIV或式XV的臭氧分解化合物：
其中，n是1-10的整数；并且
每个R1独立地选自由以下组成的组：氢，取代或未取代的烷基，取代或未取代的杂烷基，取代或未取代的环烷基，取代或未取代的杂环烷基，取代或未取代的芳基，取代或未取代的杂芳基，取代或未取代的芳烷基，以及取代或未取代的杂芳烷基。
在另一方面，本发明提供了臭氧分解组合物，包含溶剂与含有式XVI，式XVII或式XVIII的结构重复单元的聚合物：
其中，m是100至100,000的整数；
n是1-10的整数；
每个R1独立地选自由以下组成的组：氢，取代或未取代的烷基，取代或未取代的杂烷基，取代或未取代的环烷基，取代或未取代的杂环烷基，取代或未取代的芳基，取代或未取代的杂芳基，取代或未取代的芳烷基，以及取代或未取代的杂芳烷基；以及
其中，结构重复单元包含所述聚合物的至少50wt％。
在另一方面，本发明提供了臭氧分解组合物，包含溶剂与含有式XIX，式XX或式XXI的结构重复单元的聚合物：
其中，m是100至100,000的整数；
n是1-10的整数；
每个R1独立地选自由以下组成的组：氢，取代或未取代的烷基，取代或未取代的杂烷基，取代或未取代的环烷基，取代或未取代的杂环烷基，取代或未取代的芳基，取代或未取代的杂芳基，取代或未取代的芳烷基，以及取代或未取代的杂芳烷基；以及
其中，结构重复单元包含所述聚合物的至少50wt％。
在另一方面，本发明提供了臭氧分解组合物，包含溶剂与含有式XXII，式XXIII或式XXIV的结构重复单元的聚合物：
其中，m是100至100,000的整数；
n是1-10的整数；
每个R1独立地选自由以下组成的组：氢，取代或未取代的烷基，取代或未取代的杂烷基，取代或未取代的环烷基，取代或未取代的杂环烷基，取代或未取代的芳基，取代或未取代的杂芳基，取代或未取代的芳烷基，以及取代或未取代的杂芳烷基；以及
其中，结构重复单元包含所述聚合物的至少50wt％。
在另一方面，本发明提供了臭氧分解组合物，包含溶剂与含有式XXV，式XXVI或式XXVII的结构重复单元的聚合物：
其中，m是100至100,000的整数；
n是1-10的整数；
每个R1独立地选自由以下组成的组：氢，取代或未取代的烷基，取代或未取代的杂烷基，取代或未取代的环烷基，取代或未取代的杂环烷基，取代或未取代的芳基，取代或未取代的杂芳基，取代或未取代的芳烷基，以及取代或未取代的杂芳烷基；以及
其中，结构重复单元包含所述聚合物的至少50wt％。
在另一方面，本发明提供了臭氧分解组合物，包含溶剂与含有式XXVIII，式XXIX或式XXX的结构重复单元的聚合物：
其中，m是100至100,000的整数；
n是1-10的整数；
每个R1独立地选自由以下组成的组：氢，取代或未取代的烷基，取代或未取代的杂烷基，取代或未取代的环烷基，取代或未取代的杂环烷基，取代或未取代的芳基，取代或未取代的杂芳基，取代或未取代的芳烷基，以及取代或未取代的杂芳烷基；以及
其中，结构重复单元包含所述聚合物的至少50wt％。
在另一方面，本发明提供了臭氧分解组合物，包含溶剂与含有式XXXI，式XXXII或式XXXIII的结构重复单元的聚合物：
其中，m是100至100,000的整数；
n是1-10的整数；
每个R1独立地选自由以下组成的组：氢，取代或未取代的烷基，取代或未取代的杂烷基，取代或未取代的环烷基，取代或未取代的杂环烷基，取代或未取代的芳基，取代或未取代的杂芳基，取代或未取代的芳烷基，以及取代或未取代的杂芳烷基；以及
其中，结构重复单元包含所述聚合物的至少50wt％。
在另一方面，本发明提供了臭氧分解组合物，包含溶剂与含有式XXXIV，式XXXV或式XXXVI的结构重复单元的聚合物：
其中，m是100至100,000的整数；
n是1-10的整数；
每个R1独立地选自由以下组成的组：氢，取代或未取代的烷基，取代或未取代的杂烷基，取代或未取代的环烷基，取代或未取代的杂环烷基，取代或未取代的芳基，取代或未取代的杂芳基，取代或未取代的芳烷基，以及取代或未取代的杂芳烷基；以及
其中，结构重复单元包含所述聚合物的至少50wt％。
在另一方面，本发明提供了式IV，式V或式VI的化合物：
及其盐和溶剂化物，其中：
n是1-10的整数，和
每个R1和R2独立地为氢，取代或未取代的烷基，取代或未取代的全氟烷基，取代或未取代的环烷基，取代或未取代的杂环烷基，取代或未取代的芳基，取代或未取代的杂芳基，取代或未取代的芳烷基，取代或未取代的杂芳烷基，取代或未取代的-(CH2)jCN，取代或未取代的-(CH2)jOR3，取代或未取代的-(CH2)jC(O)R3，取代或未取代的-(CH2)jOC(O)R4，取代或未取代的-(CH2)jC(O)OR3，取代或未取代的-(CH2)jOC(O)OR3，取代或未取代的-(CH2)jNR5R6，取代或未取代的-(CH2)jC(O)NR5R6，取代或未取代的-(CH2)jOC(O)NR5R6，取代或未取代的-(CH2)jNR5C(0)R4，取代或未取代的-(CH2)jNR5C(0)OR3，取代或未取代的-(CH2)jNR5C(0)NR5R6，取代或未取代的-(CH2)jS(0)mR7，取代或未取代的-(CH2)jNR4S(0)mR7，或者取代或未取代的-(CH2)jS(0)mNR5R6。
其中，每个j独立地为0至6的整数；每个m独立地为0至2的整数；每个n独立地为0至4的整数；或者，
每个R1如上所述，且每个R2独立地为丙烯酸类单体或聚合物，醇酸单体或聚合物，环氧单体或聚合物，乙烯基单体或聚合物，或者纤维素单体或聚合物；
R3独立地是氢，或取代或未取代的烷基；
R4和R7各自独立地为氢，或取代或未取代的烷基；
R5和R6各自独立地为氢，取代或未取代的烷基，或R5和R6与它们所连接的N原子一起形成5-或6-元杂环或5元杂芳环；以及
其中，每个R1，R2，R3，R4，R5，R6和R7基任选独立地被1-3个取代基取代，各自独立地选自烷基，烯基，炔基，烷氧基，环烷基，全氟烷基，酰胺，氨基，烷基氨基，羧酸酯，氰基，二烷基氨基，卤素，羟基，亚氨基，硝基，氧基，硫基和巯基。
在另一方面，本发明提供了通过使臭氧与臭氧分解化合物或其盐或其溶剂化物相接触用于分解臭氧的方法，所述臭氧分解化合物的结构式为式I，式II或式III：
其中：n是1-10的整数；和
R1和R2独立地为氢，取代或未取代的烷基，取代或未取代的全氟烷基，取代或未取代的环烷基，取代或未取代的杂环烷基，取代或未取代的芳基，取代或未取代的杂芳基，取代或未取代的芳烷基，取代或未取代的杂芳烷基，取代或未取代的-(CH2)jCN，取代或未取代的-(CH2)jOR3，取代或未取代的-(CH2)jC(O)R3，取代或未取代的-(CH2)jOC(O)R4，取代或未取代的-(CH2)jC(O)OR3，取代或未取代的-(CH2)jOC(O)OR3，取代或未取代的-(CH2)jNR5R6，取代或未取代的-(CH2)jC(O)NR5R6，取代或未取代的-(CH2)jOC(O)NR5R6，取代或未取代的-(CH2)jNR5C(0)R4，取代或未取代的-(CH2)jNR5C(0)OR3，取代或未取代的-(CH2)jNR5C(0)NR5R6，取代或未取代的-(CH2)jS(0)mR7，取代或未取代的-(CH2)jNR4S(0)mR7，或者取代或未取代的-(CH2)jS(0)mNR5R6。
其中，每个j独立地为0至6的整数；每个m独立地为0至2的整数；每个n独立地为0至4的整数；或者
每个R1如上所述，且每个R2独立地为丙烯酸类单体或聚合物，醇酸单体或聚合物，环氧单体或聚合物，乙烯基单体或聚合物，或者纤维素单体或聚合物；
R3独立地是氢，或取代或未取代的烷基；
R4和R7各自独立地为氢，或取代或未取代的烷基；
R5和R6各自独立地为氢，取代或未取代的烷基，或R5和R6与它们所连接的N原子一起形成5-或6-元杂环或5元杂芳环；以及
其中，每个R1，R2，R3，R4，R5，R6和R7基任选独立地被1-3个取代基取代，各自独立地选自烷基，烯基，炔基，烷氧基，环烷基，全氟烷基，酰胺，氨基，烷基氨基，羧酸酯，氰基，二烷基氨基，卤素，羟基，亚氨基，硝基，氧基，硫基和巯基。
在该方面的一个实施方案中，本发明提供了通过使臭氧与式VII，式VIII或式IX的臭氧分解化合物相接触分解臭氧的方法，所述式VII，式VIII或式IX如下所示：
其中，每个R1和n如上所定义。
在另一方面，本发明提供了通过使臭氧与臭氧分解组合物相接触而分解臭氧的方法，其中，所述组合物包含溶剂和含有式X，式XI或式XII的结构重复单元的聚合物：
其中，m是100至100,000的整数；
n是1-10的整数；
每个R1独立地选自由以下组成的组：氢，取代或未取代的烷基，取代或未取代的杂烷基，取代或未取代的环烷基，取代或未取代的杂环烷基，取代或未取代的芳基，取代或未取代的杂芳基，取代或未取代的芳烷基，以及取代或未取代的杂芳烷基；以及
其中，结构重复单元包含所述聚合物的至少50wt％。
在另一个实施例中，本发明提供了通过使臭氧与臭氧分解化合物相接触而分解臭氧的方法，其中所述化合物具有式XIII，式XIV或式XV：
其中n是1-10的整数；并且每个R1独立地选自由以下组成的组：氢，取代或未取代的烷基，取代或未取代的杂烷基，取代或未取代的环烷基，取代或未取代的杂环烷基，取代或未取代的芳基，取代或未取代的杂芳基，取代或未取代的芳烷基，以及取代或未取代的杂芳烷基。
在另一方面，本发明提供了通过使臭氧与臭氧分解组合物相接触而分解臭氧的方法，其中，所述分解组合物包含溶剂和含有式XVI，式XVII或式XVIII的结构重复单元的聚合物：
其中，m是100至100,000的整数；
n是1-10的整数；
每个R1独立地选自由以下组成的组：氢，取代或未取代的烷基，取代或未取代的杂烷基，取代或未取代的环烷基，取代或未取代的杂环烷基，取代或未取代的芳基，取代或未取代的杂芳基，取代或未取代的芳烷基，以及取代或未取代的杂芳烷基；以及
其中，结构重复单元包含所述聚合物的至少50wt％。
在另一方面，本发明提供了通过使臭氧与臭氧分解组合物相接触而分解臭氧的方法，其中，所述组合物包含溶剂和含有式XIX，式XX或式XXI的结构重复单元的聚合物：
其中，m是100至100,000的整数；
n是1-10的整数；
每个R1独立地选自由以下组成的组：氢，取代或未取代的烷基，取代或未取代的杂烷基，取代或未取代的环烷基，取代或未取代的杂环烷基，取代或未取代的芳基，取代或未取代的杂芳基，取代或未取代的芳烷基，以及取代或未取代的杂芳烷基；以及
其中，结构重复单元包含所述聚合物的至少50wt％。
在另一方面，本发明提供了通过使臭氧与臭氧分解组合物相接触而分解臭氧的方法，其中，所述组合物包含溶剂和含有式XXII，式XXIII或式XXIV的结构重复单元的聚合物：
其中，m是100至100,000的整数；
n是1-10的整数；
每个R1独立地选自由以下组成的组：氢，取代或未取代的烷基，取代或未取代的杂烷基，取代或未取代的环烷基，取代或未取代的杂环烷基，取代或未取代的芳基，取代或未取代的杂芳基，取代或未取代的芳烷基，以及取代或未取代的杂芳烷基；以及
其中，结构重复单元包含所述聚合物的至少50wt％。
在另一方面，本发明提供了通过使臭氧与臭氧分解组合物相接触而分解臭氧的方法，其中，所述组合物包含溶剂和含有式XXV，式XXVI或式XXVII的结构重复单元的聚合物：
其中，m是100至100,000的整数；
n是1-10的整数；
每个R1独立地选自由以下组成的组：氢，取代或未取代的烷基，取代或未取代的杂烷基，取代或未取代的环烷基，取代或未取代的杂环烷基，取代或未取代的芳基，取代或未取代的杂芳基，取代或未取代的芳烷基，以及取代或未取代的杂芳烷基；以及
其中，结构重复单元包含所述聚合物的至少50wt％。
在另一方面，本发明提供了通过使臭氧与臭氧分解组合物相接触而分解臭氧的方法，其中，所述组合物包含溶剂和含有式XXVIII，式XXIX或式XXX的结构重复单元的聚合物：
其中，m是100至100,000的整数；
n是1-10的整数；
每个R1独立地选自由以下组成的组：氢，取代或未取代的烷基，取代或未取代的杂烷基，取代或未取代的环烷基，取代或未取代的杂环烷基，取代或未取代的芳基，取代或未取代的杂芳基，取代或未取代的芳烷基，以及取代或未取代的杂芳烷基；以及
其中，结构重复单元包含所述聚合物的至少50wt％。
在另一方面，本发明提供了通过使臭氧与臭氧分解组合物相接触而分解臭氧的方法，其中，所述组合物包含溶剂和含有式XXXI，式XXXII或式XXXIII的结构重复单元的聚合物：
其中，m是100至100,000的整数；
n是1-10的整数；
每个R1独立地选自由以下组成的组：氢，取代或未取代的烷基，取代或未取代的杂烷基，取代或未取代的环烷基，取代或未取代的杂环烷基，取代或未取代的芳基，取代或未取代的杂芳基，取代或未取代的芳烷基，以及取代或未取代的杂芳烷基；以及
其中，结构重复单元包含所述聚合物的至少50wt％。
在另一方面，本发明提供了通过使臭氧与臭氧分解组合物相接触而分解臭氧的方法，其中，所述组合物包含溶剂和含有式XXXIV，式XXXV或式XXXVI的结构重复单元的聚合物：
其中，m是100至100,000的整数；
n是1-10的整数；
每个R1独立地选自由以下组成的组：氢，取代或未取代的烷基，取代或未取代的杂烷基，取代或未取代的环烷基，取代或未取代的杂环烷基，取代或未取代的芳基，取代或未取代的杂芳基，取代或未取代的芳烷基，以及取代或未取代的杂芳烷基；以及
其中，结构重复单元包含所述聚合物的至少50wt％。
在另一方面，本发明提供了一种臭氧反应性聚合物，包含由下式XLI表示的结构重复单元：
其中：
A不存在或者为连接基团，选自由以下组成的组：取代或未取代的亚烷基，取代或未取代的杂亚烷基，取代或未取代的环亚烷基，取代或未取代的杂环亚烷基，取代或未取代的亚芳基，取代或未取代的杂亚芳基，取代或未取代的芳基亚烷基，以及取代或未取代的杂芳基亚烷基；R1，R2和R3中的每个独立地选自由以下组成的组：氢，取代或未取代的烷基，取代或未取代的杂烷基，取代或未取代的环烷基，取代或未取代的杂环烷基，取代或未取代的芳基，取代或未取代的杂芳基，取代或未取代的芳烷基，以及取代或未取代的杂芳烷基；并且
其中所述的结构重复单元包含所述聚合物的至少10wt％。
关于本发明的每种聚合物，在一些实施例中，重复单元包含所述聚合物的至少10wt％。在其它实施例中，结构重复单元包含所述聚合物的至少20wt％，而在其它实施例中，结构重复单元包含所述聚合物的至少30wt％，和在其他实施例中，结构重复单元包含所述聚合物的至少40wt％。在某些实施例中，结构重复单元包含所述聚合物的至少50wt％，且在某些其它实施例中，结构重复单元包含所述聚合物的至少60wt％。在另外的其它实施例内，结构重复单元包含所述聚合物的至少70wt％。在其它实施例中，结构重复单元包含所述聚合物的至少80wt％，及在其它实施例中，结构重复单元包含所述聚合物的至少90wt％。
在称为臭氧分解的过程中，臭氧与烯烃和炔烃反应以生成有机化合物。这些化合物中的多重键由臭氧作用而被氧化，以提供这种化合物：其中，双键已经被氧替代。反应的结果取决于被氧化的多重键的类型。例如，烯烃可被臭氧氧化以形成醇，醛，酮或羧酸。通常，当烯烃化合物被适当取代的时候，产生两种醛和/或酮。方案2显示了一个碳-碳双键和臭氧之间的臭氧分解反应。该反应提供了两种醛和/或酮，取决于R3-R6取代基。
本文所使用的术语“醛”，被赋予其在有机化学领域内众所周知的含义，含有取代基-CH＝O。类似地，本文所使用的术语“酮”是指含有取代基-C(＝O)-的化合物。
方案2
化石燃料的燃烧产生一系列污染物，如甲烷和其他碳氢化合物，这是已知的臭氧前体。地面臭氧污染是由阳光的紫外线作用于这些前体产生的。地面臭氧水平的增加可导致呼吸问题(哮喘和支气管炎等肺部疾病)；并且造成心肺问题(心脏病)。长期暴露于臭氧已显示增加了死亡的风险。此外，大气中高水平的臭氧破坏轮胎中许多弹性体产品的完整性，如天然橡胶，聚丁二烯，苯乙烯-丁二烯，以及丁腈橡胶，在被称为“臭氧裂解”的过程中。
大气里的氮氧化物(NOx)也与空气内的挥发性有机化合物反应以在阳光下形成臭氧。产生的臭氧可以与其他东西反应，如植物或橡胶，以产生更多的挥发性有机化合物。这些挥发性化合物被释放到空气中并最终产生更多臭氧。本文所述化合物阻止此过程。
于是，本文所述聚合物，如包含由式XLI表示的结构单元的那些，在双键的位置与臭氧反应，以生成两种醛或两种酮或一种醛和一种酮。该反应形成的醛和酮的性质取决于式XLI所示化合物中的侧链R1和R2。因此，与大气臭氧反应时产生的副产物基于侧链R1和R2而进行控制。在一个实施例中，一种醛或酮连接到多元醇或糖衍生物上，而其它醛或酮连接到单体或聚合物上。如本文所使用的，术语“糖”是指可消化的单糖和二糖。非限制性实例是葡萄糖，右旋糖，蔗糖，乳糖，麦芽糖和果糖。
所得的化合物都不挥发到空气中，并因此，臭氧和如甲醛等危险的醛的吸入被减少或消除。醛或酮多元醇或所产生的糖衍生物不会对环境造成负面影响。进一步地，涂覆有本文所述化合物的表面在双键的存在下而被饱和，其以比其它涂料或覆盖物更浓的浓度存在。这种更大的浓度增加了与臭氧的反应，并有助于降低室内和室外的臭氧水平。
在一个实施例中，结构重复单元由式XLII表示：
在另一实施例中，结构重复单元由式XLIII表示：
在一些实施例中，式XLI的结构重复单元包含所述聚合物的至少10wt％。在一些实施例中，式XLI的结构重复单元包含所述聚合物的至少20wt％，至少30wt％，至少40wt％，至少50wt％，至少60wt％，至少70wt％，至少80wt％，至少90wt％，或者至少99wt％。在优选实施例中，式XLI的结构单元包含所述聚合物的60wt％至90wt％。
在一些实施例中，聚合物以比聚合物不存在时至少快两倍的速率分解臭氧。在一些实施例中，该聚合物具有从9,000道尔顿到30,000道尔顿范围内的重均分子量。
在一些实施例中，在本文所述聚合物与臭氧反应时生成的主要副产物为非挥发性化合物。在一些实施例中，所述非挥发性化合物是糖。在其它实施例内，非挥发性化合物是香草醛。在一些实施例内，主要副产物是发出香味的化合物。
在一些实施例中，在本文所述聚合物与臭氧反应时生成的主要副产物为挥发性化合物。在一些实施例中，挥发性副产物对人类是安全和无毒的。此类挥发性副产物的非限制性实施例为：苯甲醛，柠檬醛，香草醛，树莓酮和樟脑。
在一些实施例中，本文描述的为涂料，包含所述臭氧反应性聚合物。在一些实施例中，所述涂料是喷涂涂料。
在一些实施例中，本文所述的聚合物被并入衣服，织物，地毯，油漆，密封剂，饰面，空气过滤器，面罩，化妆品，霜剂，洗剂和涂层。在一些实施例中，这种结合导致衣服，织物，地毯，油漆，密封剂，饰面和涂层具有分解臭氧的能力。聚合物占暴露在大气中的涂料的组合物的大部分，所以它们暴露于大气中的越多，与臭氧的反应则越快。
贯穿本文公开描述的化合物可以多种形式使用。在一些实施例里，本文所述的聚合物以喷雾剂或气雾剂存在。当已知或怀疑臭氧的存在时，喷雾剂可以在该区域喷雾。在其它实施例内，本发明所述的聚合物可以用作表面上的涂层。在这种情况下，当臭氧与表面接触时，该聚合物里的双键侧链与臭氧反应并降低臭氧水平。本文所述的聚合物涂层可以是可见的，不可见的，可能有纹理，或可能没有纹理。在一些实施例中，本发明所述聚合物存在于涂料中。
在一方面，本发明提供了一种分解臭氧的方法，包括使臭氧与臭氧分解组合物相接触，其中所述组合物包含溶剂与含有由下式XLI表示的结构重复单元的聚合物：
其中：
A不存在或者为连接基团，选自由以下组成的组：取代或未取代的亚烷基，取代或未取代的杂亚烷基，取代或未取代的环亚烷基，取代或未取代的杂环亚烷基，取代或未取代的亚芳基，取代或未取代的杂亚芳基，取代或未取代的芳基亚烷基，以及取代或未取代的杂芳基亚烷基；R1，R2和R3中的每个独立地选自由以下组成的组：氢，取代或未取代的烷基，取代或未取代的杂烷基，取代或未取代的环烷基，取代或未取代的杂环烷基，取代或未取代的芳基，取代或未取代的杂芳基，取代或未取代的芳烷基，以及取代或未取代的杂芳烷基；并且
其中所述的结构重复单元包含所述聚合物的至少10wt％。
在此方面的一个实施例中，结构重复单元由式XLII表示：
在此方面的另一个实施例中，结构重复单元由式XLIII表示：
在一些实施例中，式XLI的结构重复单元包含所述聚合物的至少10wt％。在一些实施例中，式XLI的结构重复单元包含所述聚合物的至少20wt％，至少30wt％，至少40wt％，至少50wt％，至少60wt％，至少70wt％，至少80wt％，至少90wt％，或者至少99wt％。在一个实施例中，式XLI的结构单元包含所述聚合物的60wt％至90wt％。
在一些实施例中，聚合物以比聚合物不存在时更快的速率分解臭氧。在一些实施例中，聚合物以比聚合物不存在时快至少两倍的速率分解臭氧。在一些实施例中，该聚合物具有从9,000道尔顿到30,000道尔顿范围内的重均分子量。在一些实施例中，聚合物与臭氧反应产生的主要副产物是非挥发性化合物。在一些实施例中，所述非挥发性化合物为糖。在一些实施例中，所述非挥发性化合物为香草醛。在一些实施例中，与臭氧反应的主要副产物是发出香味的化合物。
涂料被用来装饰，保护和延长天然和合成材料的寿命，并且作为对环境条件的屏障。涂料含有颜料以赋予颜色和不透明度；形成基质的粘合剂(树脂)或聚合物保持颜料在适当位置；添加的填充剂或较大的颜料颗粒提高粘附性和强度；溶剂(稀释剂)，如有机溶剂或水降低涂料的粘度用于更好的应用；并且添加剂改性液体涂料或干膜的性能。大多数涂料含有作为颜料的粘合剂的聚合物，所述颜料将它们的特征色彩赋予涂料。然而这些聚合物对臭氧相对不反应。相比之下，本文公开的化合物与大气中的臭氧反应，从而降低臭氧水平。此外，臭氧分解反应产生安全的副产物，例如，醛和酮。
现代涂料中使用的最重要的粘合剂(树脂)或聚合物为：丙烯酸聚合物；醇酸聚合物；和环氧聚合物。
丙烯酸聚合物被用于许多乳液漆中。这些聚合物基于乙酸乙烯酯与丙烯酸酯的共聚反应。如方案3所示，乙酸乙烯酯(1)可与甲基-2-甲基-丙烯酸酯(2)反应，以生成线性链状丙烯酸聚合物(3)和(4)的无规阵列。
方案3
在上述聚合反应里，m的值可被控制以得到从粘性液体到具有高熔点的固体的一定范围内的树脂。通常用作与乙酸乙烯酯共聚的单体的其它丙烯酸酯包括但不限于：丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，丙烯酸丙酯，丙烯酸丁酯及其立体异构体。
式I，II或III的化合物可被并入衍生的乙烯基单体并经历类似的聚合反应。如上所述，这些聚合物内的双键可由臭氧作用而被氧化，以提供各种醛和/或酮产物。
所述衍生的乙烯基单体可以如方案4所示而被制备。在碱存在下，乙酸乙酯(5)可与式IV，V或VI的化合物反应，然后酸化，以通过羟醛缩合反应获得不饱和酯(6)。用LiAlH4还原不饱和酯(6)，得到相应的烯丙醇，然后在乙酸乙烯酯的存在下用[Ir(cod)Cl]2/Na2CO3处理(Organic Syntheses,Vol.82,p.55(2005))，得到衍生的乙烯基单体(7)。
方案4
如下所示，由方案4中概述的反应过程产生的所述衍生的乙烯基单体包括式VII，式VIII和式IX的化合物。
如方案5所示，衍生的乙烯基单体化合物(7)可以聚合形成线性链聚合物(8)的无规阵列。
方案5
如下所示，由方案5中概述的聚合反应过程产生的所述聚合物包括式X，式XI和式XII的化合物。
如方案6所示，光泽涂料中使用的典型醇酸树脂聚合物树脂可由苯-1,2-二羧酸酐(邻苯二甲酸酐)(9)与适当取代的单酸甘油酯(10)以及干性油(亚麻籽或大豆油)反应产生。当一起加热时，酯键被形成，以得到醇酸树脂聚合物(11)：
方案6
在上述聚合反应里，m的值可被控制以得到从粘性液体到具有高熔点的固体的一定范围内的树脂。
式I，II或III的化合物可被并入单甘油酯单体并与邻苯二甲酸酐经历类似的聚合反应。如上所述，这些聚合物内的双键可由臭氧作用而被氧化，以提供各种醛和/或酮产物。
如方案7所示，衍生的单酸甘油酯单体可通过羟醛缩合反应制备。单甘油酯-2-乙酸乙酯(10)上的羟基可在碱(N，N-二异丙基乙胺)存在下使用叔丁基二甲基氯硅烷(TBSCl)以进行双保护，以生成相应的TBS醚。在碱存在下，双保护的化合物与式IV，V或VI的化合物反应，然后酸化，通过羟醛缩合反应得到不饱和酯(12)。用催化量的InBr3和过量的Et3SiH还原不饱和酯(12)(J.Org.Chem.,2007,5920-5922)，并用四正丁基氟化铵(TBAF)对TBS保护基脱保护，得到衍生的单酸甘油酯单体(13)。
方案7
如下所示，由方案7中概述的反应过程产生的衍生单酸甘油酯单体，包括式XIII，式XIV和式XV的化合物。
如方案8所示，苯-1,2-二羧酸酐(邻苯二甲酸酐)(9)可与改性的单酸甘油酯单体(13)反应得到醇酸树脂聚合物(14)。
方案8
如下所示，由方案8中概述的反应过程产生的衍生的乙烯基醚单体包括式XVI，式XVII和式XVIII的化合物。
环氧树脂通常用作工业涂料或底漆中的粘合剂。它们赋予涂料优异的粘合性能以及高的耐化学性(耐腐蚀)。如方案9所示，取代苯酚，如双酚A(15)和1-氯-2,3-环氧丙烷(16)可用于制备环氧树脂(17)。
方案9
在上述聚合反应中，m的值可被控制以得到从粘性液体到具有高熔点的固体的一定范围内的树脂。环氧树脂配方可以在溶剂中携带，所述溶剂如芳族烃，醇，酮和酯或者环氧树脂配方可以作为真乳液在水中的分散体中携带。它们通常不用于户外面漆，因为，它们容易受到UV降解，但是它们制造出优良的内部涂层和外部底漆。
式I，II或III的化合物可通过存在于这些聚合物上的游离羟基被结合到环氧树脂中。如上所述，这些聚合物中的双键可由臭氧作用而被氧化，以获得各种醛和/或酮产物。
如以下方案10所示，环氧树脂(17)可以通过用乙酸酐和碱对羟基酰化来改性，随后在碱的存在下用式IV，V或VI的化合物进行羟醛缩合，随后酸化，再用催化量的InBr3和过量的Et3SiH还原不饱和酯，获得衍生的环氧树脂(18)。
方案10
在上述聚合反应中，m的值可被控制以得到从粘性液体到具有高熔点的固体的一定范围内的树脂。如下所示，通过方案10中概述的聚合反应制备的衍生的环氧树脂包括式XIX，式XX和式XXI的化合物。
乙烯基聚合物是一组衍生自乙烯基单体的聚合物并且是最常用的塑料类型。如方案11所示，乙烯基聚合物可以由它们相应的单体制备，并且包括但不限于聚合物例如聚乙烯，聚丙烯，聚丁二烯，聚苯乙烯，聚乙酸乙烯酯，聚乙烯醇，以及聚氯乙烯。
方案11
在上述聚合反应中，n的值可被控制以得到从粘性液体到具有高熔点的固体的一定范围内的树脂。式I，II或III的化合物可通过本领域技术人员所知的类似过程结合到这些类型的乙烯基聚合物中。如上所述，这些聚合物中的双键可由臭氧作用而被氧化，以获得各种醛和/或酮产物。
例如，式I，II或III的化合物可以结合到多烷基卤化物中。如方案12中所示，多烷基卤化物(19)与Ph3P的反应生成叶立德，其通过Wittig偶联过程与式IV，V或VI的化合物反应，以生成烯烃聚合物(20)。
方案12
在上述聚合反应中，m的值可被控制以得到从粘性液体到具有高熔点的固体的一定范围内的树脂。如下所示，由方案12中概述的聚合反应产生的烯烃聚合物包括式XXII，式XXIII和式XXIV的化合物。
纤维素是一种多糖，由几百至超过一万个β(1-4)连接的D-葡萄糖单元的线性链组成。纤维素是最丰富的有机聚合物，并且被发现其作为许多植物中的结构组分。在许多织物中也发现了纤维素，例如，棉纤维的纤维素含量约为90％。
如以下方案13中所示，纤维素通过Wittig反应序列可被改性以并入式I，II或III的化合物。例如，在稀酸(HCl)和Ph3P的存在下，纤维素(21)反应得到叶立德，其通过Wittig反应过程与式IV，V或VI的化合物反应以得到烯烃聚合物(22)。
方案13
在上述聚合反应中，m的值可被控制以得到从粘性液体到具有高熔点的固体的一定范围内的树脂。如下所示，由方案13中概述的聚合反应制备的该烯烃聚合物包括含有式XXV，式XXVI，式XXVII，式XXVIII，式XXIX或式XXX的结构重复单元的聚合物。
可选地，式I，II或III的化合物可通过方案14中所示的过程被并入纤维素(21)。酰化纤维素(21)的伯醇，随后用式IV，V或VI的化合物进行相应的乙酸盐的羟醛缩合，并且采用如上所述步骤还原羰基，获得衍生的纤维素聚合物(23)。
方案14
在上述聚合反应中，m的值可被控制以得到从粘性液体到具有高熔点的固体的一定范围内的树脂。如下所示，由方案14中概述的聚合反应制备的衍生纤维素聚合物包括含有式XXXI，式XXXII，式XXXIII，式XXXIV，式XXXV或式XXXVI的结构重复单元的聚合物，其中，每个R1，m和n都如上文所定义。
在一些实施例中，本文所述的聚合物与化合物与其他手段结合使用，以去除臭氧和/或其他类型的污染。这些手段包括但不限于，结合于一氧化碳的金属，在阳光的存在下用于进一步氧化或还原硫氧化物和氮氧化物的金属纳米颗粒或金属痕迹，与硫氧化物、氮氧化物、氨、二氧化碳、硫化氢和其他空气污染物反应的氢氧化物，以及其他高反应性官能团。
在一些实施例中，本文所述的聚合物和化合物的侧链被改变以调整其极性。改变包括但不限于，添加或去除烃基，苯基，醇，羧酸，或任何其它官能团或侧链基团。不同的极性具有不同的优点。例如，一种极性可以允许更好的混合，而另一种极性可允许雨水较少或较多吸收。
在一些实施例里，本文所述的聚合物在与臭氧反应时发生颜色变化。在其它实施例中，一旦与臭氧反应，如肉桂醛或香草醛等芳香化合物被生成。这种香味表明反应正常进行。在一些实施例中，本文所述的聚合物具有不同程度的光滑度或纹理。在一些实施例中，聚合物内的侧链被改变，以使得它与水或其它溶剂发生不同程度的反应。
在一些实施例中，本文所述的聚合物和化合物被添加到涂料中。在这些实施例中，涂料有助于尽量减少臭氧造成的环境影响。在一些实施例里，聚合物和添加剂也增加了涂料的强度和粘合性。
本文所述的化合物也可连接到以下任何一种，包括但不限于：颜料，添加剂，交联剂，或者聚合物树脂组，共载体，溶剂，和添加至涂料，粘合剂或涂布剂的任何其他类别。
本文所述聚合物与化合物内存在的双键，允许与大气中的臭氧反应，以形成醛或酮化合物。该反应示于方案15中。加入双键或引入双键，或者使用双键聚合物，交联剂，共载体，添加剂，颜料，或添加至该涂料的可能与交联剂或聚合物相结合的其它基团，将暴露于大气中。这些基团可以是疏水的或亲水的，或两者兼有。此外，使用其可以充当一个，两个或几个不同类别的双键分子，并可化学结合添加剂，颜料，聚合物树脂，共载体，溶剂，以及添加至涂料的其它类别。
方案15
在本文所述的聚合物和化合物中，双键或不饱和分子的添加可包含于或连接到交联剂，聚合物，共载体，溶剂，添加剂，以及颜料，并掺入涂料，以使得一旦与臭氧反应，它不产生有害的挥发性有机化合物。这也可以包括不饱和维生素，类黄酮，类胡萝卜素，以及会与臭氧反应的其他在环境与植物中发现的天然不饱和分子，以产生非挥发性有机化合物。这样的例子为维生素C，其与臭氧反应以生成脱氢抗坏血酸。其他可以实施的产物可为盐，具有高沸点或熔点的分子，含有防止其挥发的电荷，对人体健康安全或无害，可形成一种气体，如氮气或其它气体，一旦由于下雨而被洗去，则不产生或减少对环境的负面影响，可能有益于环境，例如有利于土壤或土壤里的有机质，可产生用作防垢剂的分子，产生不生成会最终产生更多臭氧的挥发性有机化合物的分子，产生当与臭氧反应时是无毒的挥发性有机化合物，被用于芳香气味，如芳香族化合物，有益于环境或对环境中性，无论是否膨胀或收缩，允许涂料透气，其可能有益于涂料涂层，或者形成二次反应剂，如可与其他空气污染物反应的羟基自由基。
本文所述的聚合物和化合物可以连接到或包含于交联剂或涂料的聚合物树脂。因为，交联剂或聚合物为将涂料固定于墙上的物质，且为暴露于大气的分子，这是将与臭氧反应的基团。与臭氧反应时不释放任何副产物的双键聚合物的使用，例如当双键连接在聚合物或一些其它分子两侧上时，一旦与臭氧反应，将生成酮和醛，其将保持附着并结合到涂料里，并且所述涂料或粘合剂不会随着时间的推移而降解。
在一些实施例中，本文所述的聚合物被结合到球体或可提供更高的表面积的其他结构中，例如富勒烯或其他化合物。一个进一步的实施例为：如果每个侧链含有多个不饱和键，其允许对臭氧的甚至更大的反应性。
在本文所述的化合物与聚合物里，连接至聚合物、交联剂、乳化剂、添加剂、颜料，以及添加至涂料的任何其它基团的双键分子的使用，一旦与臭氧反应，不会破坏分子本身，而仅仅破坏侧链。例如，如果油酸被用于该涂料中作为所述聚合物，而臭氧与其反应，它将变成两种副产品。如果使用饱和聚合物，但是将双键分子添加到该聚合物中，那么，当其与臭氧反应时，侧链将脱落，但聚合物链仍将正常发挥作用，并且不影响涂料或粘合剂。
在本文所述的化合物中，引入聚合物或交联剂的不同混合物，基于想要生产的不同品质的涂料构成不同的百分比。例如，交联剂或聚合物树脂可构成具有附着的臭氧降低化合物，可构成1-100％的组合物，而其它聚合物交联剂可被加入以改变其极性，允许其更好地透气，改变其结构，使其更好地溶解或掺入涂料混合物中，或者其它未说明的原因。
在一些实施例中，本文所述的化合物与聚合物存在于涂料里。在这些实施例中，涂料里的聚合物或交联剂的量可以从0％变化到99％。存在于涂料里的其它成分为乳化剂(0％至99％)，溶剂(0％至99％)，添加剂(0％至99％)和颜料(0％至99％)。
在一些实施例里，所述化合物、聚合物以及方法可被纳入衣服，胶水和粘合剂，或者作为地毯、织物、壁纸和涂料上的涂层。
以下实施例被提供以进一步说明本发明的具体实施方案，但不旨在限定本发明的范围。虽然它们是可能使用的那些的典型例子，本领域技术人员已知的其它过程，方法或技术可替代地使用。
实施例1：聚(乙烯醇)(PVOH)的葡萄糖衍生物和香草醛衍生物的合成
聚合物乙烯醇的葡萄糖衍生物与香草醛衍生物根据方案16中所示的以下两步反应合成。
步骤1、通过PVOH与溴乙酰溴的酯化反应合成聚合物A。在80℃下，PVOH(5.2418g,80mmol羟基)被溶于DMAc/5wt％LiCl溶剂体系(150mL)中。溶液被冷却至室温，并被装入配备有氮气入口和出口、滴液漏斗、磁力搅拌器和温度计的三颈烧瓶中。作为酸受体，吡啶(9.71mL，120mmol)被加入至该烧瓶中。然后在约0℃下边搅拌边滴加含溴乙酰溴(10.45mL,120mmol)的DMAc溶液(80mL)。然后将反应混合物在室温下反应18小时。反应完成后，将溶液倒入大量2M HCl(1.2L)中，以析出产物。析出的产物被过滤并用冷蒸馏水洗涤3次，并在50℃的真空烘箱中干燥至恒重。如方案16所示的此实施例中，聚合物中“y”个结构单元的数量是“x”个结构单元的数量的约四倍。
步骤2、通过溴乙酰化的PVOH(聚合物A)与葡萄糖的Wittig反应合成聚合物B。聚合物A(3g,16.09mmol溴基)和TPP(5.06g,19.29mmol)被溶于THF(120g)，然后将水(60g)加入上述溶液里。将溶液在60℃下保持1小时。加入TEA(2.4g，23.71mmol)和葡萄糖(5.4g，29.97mmol)。然后将反应混合物在60℃下反应87小时。收集下层，用庚烷、THF、异丙醇、二氯甲烷洗涤，然后在50℃下真空干燥至恒重。
步骤3、通过溴乙酰化的PVOH(聚合物A)与香草醛的Wittig反应合成聚合物C。将聚合物A(100mg，0.536mmol Br基)，TPP(253.21mg，0.965mmol)和香草醛(122mg，0.804mmol)加入至饱和碳酸氢钠溶液(10mL)。将溶液在25℃下保持65小时。反应混合物的颜色在反应完成后发生改变。干燥后得到固体粉末。
方案16：由聚乙烯醇合成聚合物A(溴乙酰化的PVOH)，聚合物B(聚乙烯醇的葡萄糖衍生物)以及聚合物C(PVOH的香草醛衍生物)。
实施例2：聚(乙烯醇)的葡萄糖衍生物的表征
溴乙酰化的PVOH(聚合物A)的FTIR和NMR表征显示，聚乙烯醇的所有羟基在用溴乙酰溴酯化后都消失了。在NMR中在5.05ppm附近有新的共振峰，表明聚乙烯醇与溴乙酰溴的成功酯化。
聚乙烯醇的葡萄糖衍生物(聚合物B)的FTIR和NMR表征显示了从葡萄糖形成的羟基，以及由Wittig反应形成的双键。在6.2ppm和6.6ppm附近的NMR共振峰也表明了双键的形成以及葡萄糖与溴乙酰化的PVOH的Wittig反应成功。
实施例3：聚合物B(PVOH的葡萄糖衍生物)的臭氧分解
臭氧发生器，臭氧仪和风扇被放入20升储存容器(聚乙烯基乙烯和聚乙烯基丙烯)中。容器中的任何裂纹或开口均用胶带密封。用于空转，打开风扇并用臭氧计每30秒测量一次臭氧水平。用于阴性对照，打开臭氧发生器，直到臭氧水平达到10ppm，然后，拔出它。监测由于随机反应(如盒中的橡胶延长线)引起的臭氧降解。
用于阳性对照，聚合物B被分散于水中，并被施加在容器内表面上。虽然在阴性浓度中达到10ppm臭氧浓度需要约1分钟，在聚合物B的存在下，要花费4分钟达到约4.5ppm的臭氧浓度。这表明在充电期间与聚合物反应产生的臭氧导致达到一定臭氧水平的时间更长。臭氧浓度的衰减被检测并每30秒记录一次。臭氧分解结果表明，在聚合物B存在下，花费约4分钟将臭氧浓度降低至零，而在不存在聚合物B的情况下则要花费约10分钟将臭氧浓度降低至零。
实施例4：聚合物B(PVOH的葡萄糖衍生物)的臭氧分解生成醛或酮
0.1g聚合物B被混合于40mL水中，剧烈搅拌。使用臭氧发生器将臭氧泵入烧杯中30分钟。这类似于大气条件，其中，大气水，双键和臭氧一起反应以形成醛和/或酮。NMR谱显示，随着反应进行，形成～10ppm的峰，表明在聚合物与臭氧反应时生成了醛。与此同时，来自存在于聚合物中的双键的在6-7ppm的NMR峰，慢慢消失。一旦反应完成，消失的醛峰表明已经生成了葡萄糖。
实施例5：包含聚合物B的喷雾剂
5g聚合物B，32盎司的水以及几滴洗涤剂/乳化剂被混合在一起，以形成溶液。将该溶液放入喷雾瓶中。此喷雾剂可用于分解和去除臭氧。
实施例6：聚合物和臭氧反应的副产物用作空气洗涤器
当本文所述的聚合物的双键与臭氧反应的时候，其形成臭氧化物。此臭氧化物由于大气水汽而瞬间分解，基于分子的结构以形成醛和/或酮。形成的其它副产物为羟基自由基。这些羟基自由基只存在于瞬间，这是因为它们的反应性极强且与几乎任何物质反应。鉴于此，羟基自由基被称为空气洗涤器，其消除空气中的空气污染物。例如，它与甲烷，甲醛和一氧化碳反应以生成二氧化碳。它也与卤化物反应并氧化会破坏臭氧层的卤化物，并开始从空气中去除这些相对非反应性的化学物质。其它反应可以进一步包括氧化氮氧化物，挥发性有机化合物，和硫氧化物。由于这些原因，它们是地球大气化学的重要组成部分。以这种方式，本文所述的聚合物可被用于除去包括臭氧在内的各种大气污染物。
尽管在此已经描述和说明了本发明，但是应当被理解的是这些说明书和实施例只是示例，本发明的真正保护范围及精神应由权利要求书指出。